KR20060087030A - Athermal arrayed waveguide grating and method for fabricating the same - Google Patents

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서용곤
윤형도
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Abstract

본 발명은 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자에 관한 것으로, 코어 상부에 하부 클래드와 동일한 물질로 이루어진 상부 클래드를 증착하여 상기 상부 클래드로 코어를 보호함으로써, 종래에 코어와 폴리머가 접촉되어 발생되는 도파로 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a temperature-independent array waveguide diffraction grating, by depositing an upper clad made of the same material as the lower clad on the core to protect the core with the upper cladding, the waveguide loss generated by contacting the core and the polymer conventionally There is an effect that can prevent.

온도, 무의존, 어레이, 도파로, 코어, 클래드, 동일물질Temperature, independent, array, waveguide, core, clad, same material

Description

온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자 및 그의 제조 방법 { Athermal arrayed waveguide grating and method for fabricating the same }  Temperature-independent array waveguide grating and its manufacturing method {Athermal arrayed waveguide grating and method for fabricating the same}             

도 1은 어레이 도파로 회절격자의 평면도1 is a plan view of an array waveguide diffraction grating

도 2는 종래 기술에 따른 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 도파로의 단면도2 is a cross-sectional view of a waveguide of a temperature independent array waveguide diffraction grating according to the prior art.

도 3a와 3b는 종래 기술에 따른 다른 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 평면도 및 단면도3A and 3B are plan and cross-sectional views of another temperature independent array waveguide diffraction grating according to the prior art.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 단면도4 is a cross-sectional view of a temperature independent array waveguide diffraction grating according to a first embodiment of the present invention.

도 5a 내지 5d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 코어층을 형성하는 공정 단면도5A to 5D are cross-sectional views of forming a core layer of a temperature independent array waveguide diffraction grating according to a first embodiment of the present invention.

도 6a와 6b는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 상부 클래드층을 형성하는 공정 단면도6A and 6B are cross-sectional views of forming an upper clad layer of a temperature independent array waveguide diffraction grating according to a first embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 단면도7 is a cross-sectional view of a temperature independent array waveguide diffraction grating according to a second embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격 자 중 도파로의 평면도8 is a plan view of a waveguide among the temperature independent array waveguide diffraction gratings according to the second embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

200 : 기판 210 : 하부 클래드층200: substrate 210: lower clad layer

220 : 코어층 250 : 제 1 상부 클래드층220: core layer 250: first upper clad layer

260 : 제 2 상부 클래드층 280 : 실리콘 레진층260: second upper clad layer 280: silicon resin layer

본 발명은 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코어 상부에 하부 클래드와 동일한 물질로 이루어진 상부 클래드를 증착하여 상기 상부 클래드로 코어를 보호함으로써, 종래에 코어와 폴리머가 접촉되어 발생되는 도파로 손실을 방지할 수 있는 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자에 관한 것이다. The present invention relates to a temperature independent array waveguide diffraction grating, and more particularly, by depositing an upper clad made of the same material as the lower clad on the core to protect the core with the upper clad, the core and the polymer are in contact with the core. The present invention relates to a temperature independent array waveguide diffraction grating capable of preventing waveguide loss.

최근, 광통신 시스템에 있어서 광통신의 전송용량을 크게 증가하는 방식으로 진행되고 있고, 이러한 시스템중의 하나가 파장 분할 다중통신이다. In recent years, the optical communication system has been advanced in a manner that greatly increases the transmission capacity of optical communication, and one of such systems is wavelength division multiplexing.

광파장 분할 다중통신은, 서로 다른 파장을 가지는 복수의 광빔을 다중화하여 전송시키는 것이며, 광파장 분할 다중통신에는 전송된 광을 소정의 파장만을 전송하는 광전송소자가 필수적으로 필요하다.Optical wavelength division multiplexing is to multiplex and transmit a plurality of light beams having different wavelengths, and optical wavelength division multiplexing requires an optical transmission element that transmits only a predetermined wavelength of transmitted light.

이런, 광전송 소자중의 하나가 어레이 도파로 회절격자(Arrayed Waveguide Grating)이다.One such optical transmission element is an arrayed waveguide grating.

도 1은 어레이 도파로 회절격자의 평면도로서, 어레이 도파로 회절격자 칩(100)은 광이 입력되는 입력 도파로(21)와; 상기 입력 도파로(21)에 제 1 슬랩 도파로(22)를 통하여 연결된 어레이 도파로(23)와; 상기 어레이 도파로(23)에 제 2 슬랩 도파로(24)를 통하여 연결된 출력 도파로(25)로 구성된다.1 is a plan view of an array waveguide diffraction grating, wherein the array waveguide diffraction grating chip 100 includes an input waveguide 21 into which light is input; An array waveguide (23) connected to the input waveguide (21) via a first slab waveguide (22); And an output waveguide 25 connected to the array waveguide 23 via a second slab waveguide 24.

여기서, 상기 입력과 출력 도파로(21,25)는 적어도 하나 이상이다.Here, the input and output waveguides 21 and 25 are at least one.

이러한, 어레이 도파로 회절격자의 동작 원리는 다음과 같다. The operation principle of the array waveguide diffraction grating is as follows.

먼저, 다중화된 파장을 가지는 광이 입력 도파로(21)에 입력된 후, 이 입력 도파로(21)를 통하여 제 1 슬랩 도파로(22)에 전송된다. First, light having a multiplexed wavelength is input to the input waveguide 21 and then transmitted to the first slab waveguide 22 through the input waveguide 21.

상기 제 1 슬랩 도파로(22)에 전송된 다중화된 광은 회절효과에 의해 넓어지고, 어레이 도파로(23)에 접속되어 전파되고, 상기 어레이 도파로(23)에 전파된 광은 제 2 슬랩 도파로(24)에 도달하고, 광은 각각 집광되어 각각의 출력 도파로(25)로 출력된다. The multiplexed light transmitted to the first slab waveguide 22 is widened by the diffraction effect, connected to the array waveguide 23 and propagated, and the light propagated to the array waveguide 23 is the second slab waveguide 24. ), The light is condensed and output to each output waveguide 25.

이때, 상기 어레이 도파로(23)의 인접한 채널 도파로의 길이가 서로 다르므로, 광이 어레이 도파로에 전파된 후에, 각각의 광에 대한 위상 변위가 발생한다. At this time, since the lengths of the adjacent channel waveguides of the array waveguide 23 are different from each other, after the light propagates through the array waveguide, phase shift for each light occurs.

그리고, 집광된 광의 동 위상면은 상기 이동량에 의해서 경사지고, 집광 위치는 이 경사각에 의해 결정된다. And the copper phase surface of the condensed light is inclined by the said moving amount, and a condensing position is determined by this inclination angle.

그러므로, 상이한 파장의 광들의 집광 위치는 서로 다르며, 상이한 파장의 광들은 각각의 광 집광 위치에서 복수개의 광출력 도파로들로 전송되어, 상기 광출 력 도파로 각각에서는 다른 파장의 광들이 출력된다. Therefore, condensing positions of lights of different wavelengths are different, and lights of different wavelengths are transmitted to a plurality of light output waveguides at respective light condensing positions, so that light of different wavelengths is output from each of the light output waveguides.

한편, 어레이 도파로 회절격자는 식(1)의 관계를 만족한다.On the other hand, the array waveguide diffraction grating satisfies the relationship of equation (1).

ns x d x sinΦ+ nc x △L = m x λ ------ (1)n s xdx sinΦ + n c x △ L = mx λ ------ (1)

여기서, ns는 제 1 슬랩도파로와 제 2 슬랩도파로 각각의 코어 유효굴절률이고, nc는 어레이 도파로의 코어 유효굴절률이다. Where n s is the core effective refractive index of each of the first and second slab waveguides, and n c is the core effective refractive index of the array waveguide.

또한, Φ는 회절각, m은 회절차수, d는 어레이 도파로의 단부에서 인접한 채널 도파로 사이의 거리이고, λ는 각각의 광출력 도파로부터 출력된 광의 중심파장이고, △L은 각각의 어레이 도파로에 대한 길이차의 값이다. Φ is the diffraction angle, m is the diffraction order, d is the distance between adjacent channel waveguides at the end of the array waveguide, λ is the center wavelength of the light output from the respective light output waveguides, and ΔL is each array waveguide Is the value of the length difference for.

이러한, 종래의 실리카 어레이 도파로 회절격자(Arrayed Waveguide Grating)는 온도가 증가할수록 코어 굴절률이 증가하여 중심파장이 장파장 쪽으로 이동된다.In the conventional silica array waveguide grating, the core refractive index increases with temperature, and the center wavelength is shifted toward the long wavelength.

상기 온도 변화에 따른 파장 변화를 제거하기 위하여, 온도 무의존성(Athermal) 어레이 도파로 회절격자(AWG)를 제작하였다. In order to remove the wavelength change caused by the temperature change, a temperature-independent array waveguide diffraction grating (AWG) was manufactured.

도 2는 종래 기술에 따른 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 도파로의 단면도로서, 기판(10) 상부에 하부 클래드층(11)이 형성되어 있고, 이 하부 클래드층(11) 상부에 코어(12)가 형성되어 있고, 상기 하부 클래드층(11) 상부에 코어(12)를 감싸며 상부 클래드층(13)이 형성되어 있다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a waveguide of a temperature-independent array waveguide diffraction grating according to the prior art, in which a lower clad layer 11 is formed on a substrate 10 and a core 12 is formed on the lower clad layer 11. Is formed, and the upper clad layer 13 is formed to surround the core 12 on the lower clad layer 11.

여기서, 상기 하부 클래드층(11)과 코어(12)는 실리카로 형성되며, 상기 상부 클래드층(13)은 폴리머로 형성된다. Here, the lower clad layer 11 and the core 12 are formed of silica, and the upper clad layer 13 is formed of a polymer.

이렇게 구성된 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 실리카는 온도 증가에 대해 양의 굴절률 변화를 가지고 있는 반면에 폴리머는 음의 굴절률 변화값을 갖는다. The silica of the temperature independent array waveguide diffraction grating thus constructed has a positive refractive index change with increasing temperature, while the polymer has a negative refractive index change.

그러므로, 서로 다른 온도에 대한 굴절률 변화값을 가지고 굴절률 변화를 상쇄시키게 된다. Therefore, the refractive index change with respect to different temperatures is canceled out.

도 3a와 3b는 종래 기술에 따른 다른 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 평면도 및 단면도로서, 먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자 칩(110)은 도 1과 같이 입력 도파로(21), 제 1 슬랩 도파로(22), 어레이 도파로(23), 제 2 슬랩 도파로(24)와 출력 도파로(25)를 구비하는 어레이 도파로 회절격자 칩의 어레이 도파로(23)의 일부를 제거하고 실리콘 레진(30)을 채워넣어 형성한 것이다.3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view of another temperature independent array waveguide diffraction grating according to the prior art. First, as shown in FIG. 3A, the temperature independent array waveguide diffraction grating chip 110 is input as shown in FIG. 1. A portion of the array waveguide 23 of the array waveguide diffraction grating chip having a waveguide 21, a first slab waveguide 22, an array waveguide 23, a second slab waveguide 24 and an output waveguide 25 is removed. And it is formed by filling the silicone resin (30).

즉, 상기 실리콘 레진(30)은 도 3b와 같이, 상부 클래드층(23)과 코어(23)의 일부를 제거하고, 그 제거된 영역에 실리콘 레진(30)을 채워넣는다.That is, as shown in FIG. 3B, the silicon resin 30 removes a portion of the upper clad layer 23 and the core 23 and fills the silicon resin 30 in the removed region.

그러므로, 이런 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자는 하부클래드와 상부클래드가 실리카로 구성되어 있고, 온도 변화에 대해 역의 굴절률을 가지는 실리콘 레진이 어레이 도파로 부분에 형성된 삼각형 모양의 홈에 채워져 형성된 것이다. Therefore, the temperature-independent array waveguide diffraction grating is formed by filling a triangular groove formed in the array waveguide part with a silicon resin having a lower cladding and an upper cladding composed of silica and having an inverse refractive index with respect to temperature change.

따라서, 온도 증가에 대해 실리카의 굴절률 변화를 역의 굴절률 변화를 가지는 실리콘 레진이 보상해준다. Thus, the silicone resin with the reverse refractive index change compensates for the change in refractive index of the silica with increasing temperature.

전술된 바와 같은 종래의 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자는 폴리머나 실리콘 레진이 바로 코어에 바로 붙어 있어 굴절률 변화를 상쇄시키는 역할을 한 다. As described above, the conventional temperature independent array waveguide diffraction grating serves to cancel the refractive index change because the polymer or the silicone resin is directly attached to the core.

그러나, 상기 도 2의 구조에서는 폴리머가 코어에 바로 붙어 있어서 시간이 지남에 따라 계면상의 미세한 변화가 곧바로 도파로 손실에 영향을 미치며, 또 파장과 같은 값에 영향을 미친다. However, in the structure of FIG. 2, the polymer is directly attached to the core, so that over time, a small change in the interfacial phase directly affects the waveguide loss and affects a value such as wavelength.

그리고, 도 3a와 3b의 구조에서는 실리콘 레진이 실리카 코어를 대체했기 때문에 도파로 손실이 많이 증가하는 단점을 가지고 있다. In addition, in the structures of FIGS. 3A and 3B, since the silicon resin replaced the silica core, the waveguide loss is increased.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 코어 상부에 하부 클래드와 동일한 물질로 이루어진 상부 클래드를 증착하여 상기 상부 클래드로 코어를 보호함으로써, 종래에 코어와 폴리머가 접촉되어 발생되는 도파로 손실을 방지할 수 있는 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems described above, by depositing an upper clad made of the same material as the lower clad on the core to protect the core with the upper clad, the core and the polymer is in contact with the conventional It is an object of the present invention to provide a temperature independent array waveguide diffraction grating which can prevent the waveguide loss.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 제 1 양태(樣態)는, 기판과; A first preferred aspect for achieving the above object of the present invention is a substrate;

상기 기판 상부에 형성되고, 상부에 돌출된 영역이 형성되어 있는 하부 클래드층과; A lower clad layer formed on the substrate and having a protruding region formed thereon;

상기 하부 클래드층의 돌출된 영역 상부에 형성된 코어층과; A core layer formed on the protruding region of the lower clad layer;

상기 코어층을 감싸고 상기 하부 클래드층 상부에 형성된 제 1 상부 클래드층과; A first upper clad layer surrounding the core layer and formed on the lower clad layer;                         

상기 제 1 상부 클래드층 상부에 형성되는 제 2 상부 클래드층으로 구성된 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자가 제공된다.A temperature independent array waveguide diffraction grating composed of a second upper clad layer formed on top of the first upper clad layer is provided.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 제 2 양태(樣態)는, 기판과; 상기 기판 상부에 형성되고, 상부에 돌출된 영역이 형성되어 있는 하부 클래드층과; 상기 하부 클래드층의 돌출된 영역 상부에 형성된 코어층과; 상기 코어층을 감싸고 상기 하부 클래드층 상부에 형성된 제 1 상부 클래드층과; 상기 제 1 상부 클래드층 상부에 형성되는 제 2 상부 클래드층으로 구성되고,A second preferred aspect for achieving the above object of the present invention is a substrate; A lower clad layer formed on the substrate and having a protruding region formed thereon; A core layer formed on the protruding region of the lower clad layer; A first upper clad layer surrounding the core layer and formed on the lower clad layer; It consists of a second upper clad layer formed on the first upper clad layer,

상기 코어층은 광이 입력되는 입력 도파로와; 상기 입력 도파로에 제 1 슬랩 도파로를 통하여 연결된 어레이 도파로와; 상기 어레이 도파로에 제 2 슬랩 도파로를 통하여 연결된 출력 도파로로 구성되며, The core layer includes an input waveguide through which light is input; An array waveguide coupled to the input waveguide via a first slab waveguide; An output waveguide connected to the array waveguide through a second slab waveguide,

상기 어레이 도파로의 일부 영역의 상부에 있는 제 2 상부 클래드층을 제거하여 형성된 홈에 실리콘 레진이 채워져 있는 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자가 제공된다.A temperature independent array waveguide diffraction grating is provided in which grooves formed by removing the second upper cladding layer on top of a portion of the array waveguide are filled with silicon resin.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 제 3 양태(樣態)는, 기판 상부에 하부 클래드층, 코어층, 금속층과 포토레지스트층을 순차적으로 형성하는 단계와; A third preferred aspect for achieving the above object of the present invention comprises the steps of sequentially forming a lower clad layer, a core layer, a metal layer and a photoresist layer on the substrate;

상기 포토레지스트층의 일부를 제외하고 식각하여 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴으로 마스킹하여 상기 금속층을 식각하여 금속 패턴을 형성하는 단계와;Etching a portion of the photoresist layer to form a photoresist pattern, and masking the photoresist pattern to etch the metal layer to form a metal pattern;

상기 포토레지스트 패턴을 제거하고, 상기 금속 패턴으로 상기 코어층과 상 기 하부 클래드층의 일부를 식각하고, 상기 금속 패턴을 제거하는 단계와;Removing the photoresist pattern, etching the core layer and a portion of the lower clad layer with the metal pattern, and removing the metal pattern;

상기 남아있는 코어층을 감싸고 하부 클래드층 상부에 제 1 상부 클래드층을 형성하는 단계와;Surrounding the remaining core layer and forming a first upper clad layer on the lower clad layer;

상기 제 1 상부 클래드층 상부에 제 2 상부 클래드층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 제조 방법이 제공된다.
Provided is a method of manufacturing a temperature independent array waveguide diffraction grating comprising forming a second upper clad layer on top of the first upper clad layer.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 단면도로서, 기판(200)과; 상기 기판(200) 상부에 형성되고, 상부에 돌출된 영역(211)이 형성되어 있는 하부 클래드층(210)과; 상기 하부 클래드층(210)의 돌출된 영역(211) 상부에 형성된 코어층(220)과; 상기 코어층(220)을 감싸고 상기 하부 클래드층(210) 상부에 형성된 제 1 상부 클래드층(250)과; 상기 제 1 상부 클래드층(230) 상부에 형성된 제 2 상부 클래드층(260)으로 구성된다.4 is a cross-sectional view of a temperature independent array waveguide diffraction grating according to a first embodiment of the present invention, comprising: a substrate 200; A lower clad layer 210 formed on the substrate 200 and having a protruding region 211 formed thereon; A core layer 220 formed on the protruding region 211 of the lower clad layer 210; A first upper clad layer (250) surrounding the core layer (220) and formed on the lower clad layer (210); The second upper clad layer 260 is formed on the first upper clad layer 230.

이 때, 상기 제 1 하부 클래드층(210)과 제 1 상부 클래드층(250)은 동일한 물질로 형성하는 것이 바람직하다.In this case, the first lower clad layer 210 and the first upper clad layer 250 may be formed of the same material.

즉, 상기 하부 클래드층(210), 코어층(220)과 제 1 상부 클래드층(250)은 실리카로 형성하고, 상기 제 2 상부 클래드층(260)은 폴리머로 형성하는 것이다.That is, the lower clad layer 210, the core layer 220, and the first upper clad layer 250 are formed of silica, and the second upper clad layer 260 is formed of a polymer.

그러므로, 상기 하부 클래드층(210), 코어층(220)과 제 1 상부 클래드층 (250)이 온도가 변화됨에 따라 굴절률이 변화될 때, 상기 제 2 상부 클래드층(260)은 변화되는 온도에 대해 역의 굴절률 변화를 일으키는 물질로 형성하여, 굴절률 변화를 상쇄시켜 온도에 대해 일정한 투과 파장을 유지할 수 있게 된다.Therefore, when the refractive index of the lower clad layer 210, the core layer 220, and the first upper clad layer 250 is changed as the temperature is changed, the second upper clad layer 260 is at a temperature that is changed. It is formed of a material that causes reverse refractive index change with respect to the light source, thereby canceling the refractive index change to maintain a constant transmission wavelength with respect to temperature.

그리고, 상기 코어층(220)은 동일한 물질인 제 1 상부 클래드층(250)으로 보호를 받기 때문에, 종래의 코어와 폴리머가 접촉되어 발생되는 도파로 손실을 방지할 수 있는 것이다.In addition, since the core layer 220 is protected by the first upper clad layer 250 made of the same material, it is possible to prevent the waveguide loss caused by contact between the core and the polymer.

도 5a 내지 5d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 코어층을 형성하는 공정 단면도로서, 먼저, 기판(200) 상부에 하부 클래드층(210), 코어층(220), 금속층(230)과 포토레지스트층(240)을 순차적으로 형성한다.(도 5a)5A through 5D are cross-sectional views of forming a core layer of a temperature independent array waveguide diffraction grating according to a first embodiment of the present invention. First, a lower clad layer 210 and a core layer 220 are formed on an upper portion of a substrate 200. ), The metal layer 230 and the photoresist layer 240 are sequentially formed (FIG. 5A).

그 후, 상기 포토레지스트층(240)의 일부를 제외하고 식각하여 포토레지스트 패턴(241)을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴(241)으로 마스킹하여 상기 금속층(230)을 식각하여 금속 패턴(231)을 형성한다.(도 5b)Subsequently, a portion of the photoresist layer 240 is etched to form a photoresist pattern 241 and masked with the photoresist pattern 241 to etch the metal layer 230 to etch the metal pattern 231. (Figure 5b).

그 다음, 상기 포토레지스트 패턴(241)을 제거하고, 상기 금속 패턴(231)으로 상기 코어층(220)과 상기 하부 클래드층(210)의 일부를 식각한다.(도 5c)Next, the photoresist pattern 241 is removed, and a portion of the core layer 220 and the lower clad layer 210 are etched using the metal pattern 231 (FIG. 5C).

이 때, 상기 하부 클래드층(210)의 일부가 도 5c에 도시된 바와 같이, 두께 'd'만큼 식각되기 때문에, 상기 하부 클래드층(210)은 상부 일부에 돌출된 영역(211)을 갖게 된다.At this time, since a portion of the lower clad layer 210 is etched by a thickness 'd', as shown in FIG. 5C, the lower clad layer 210 has a region 211 protruding from the upper portion. .

연이서, 상기 금속 패턴(231)을 제거하면, 상기 하부 클래드층(210) 상부에 코어층(220)을 형성하게 된다.(도 5d)Subsequently, when the metal pattern 231 is removed, the core layer 220 is formed on the lower clad layer 210 (FIG. 5D).

도 6a와 6b는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 상부 클래드층을 형성하는 공정 단면도로서, 전술된 도 5d의 공정 후에, 코어층(220)을 감싸고 하부 클래드층(210) 상부에 제 1 상부 클래드층(250)을 형성한다.(도 6a)6A and 6B are cross-sectional views of forming a top clad layer of a temperature independent array waveguide diffraction grating according to a first embodiment of the present invention. After the process of FIG. 5D described above, the core layer 220 is wrapped and the bottom clad layer is formed. A first upper clad layer 250 is formed on the upper portion 210 of FIG. 6 (FIG. 6A).

그 후, 상기 제 1 상부 클래드층(230) 상부에 제 2 상부 클래드층(250)을 형성한다.(도 6b)Thereafter, a second upper clad layer 250 is formed on the first upper clad layer 230 (FIG. 6B).

여기서, 본 발명은 하부 클래드층(210), 코어층(220)과 제 1 상부 클래드층(250)이 온도가 변화됨에 따라 굴절률 변화가 될 때, 상기 제 2 상부 클래드층(260)은 변화되는 온도에 대해 역의 굴절률 변화를 일으키는 물질로 형성하는 것인데, 온도에 대한 굴절률 변화는 그 물질의 고유한 성질이기 때문에, 온도의 변화에 대한 굴절률 변화값을 제어하기 어렵다.Here, in the present invention, when the lower cladding layer 210, the core layer 220, and the first upper cladding layer 250 change in refractive index as the temperature is changed, the second upper cladding layer 260 is changed. It is formed of a material that causes a reverse refractive index change with respect to temperature. Since the change of the refractive index with respect to the temperature is inherent in the material, it is difficult to control the change of the refractive index with respect to the change of temperature.

그러므로, 도 5c에 도시된 바와 같이, 식각 깊이 'd1'를 조절함으로써, 온도에 대한 제 2 상부 클래드 물질의 굴절률 변화가 코어에 미치는 영향을 제어할 수 있다. Therefore, as shown in FIG. 5C, by adjusting the etching depth 'd1', it is possible to control the influence of the refractive index change of the second upper clad material on the core on the temperature.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 단면도로서, 기판(200)과; 상기 기판(200) 상부에 형성되고, 상부에 돌출된 영역(211)이 형성되어 있는 하부 클래드층(210)과; 상기 하부 클래드층(210)의 돌출된 영역(211) 상부에 형성된 코어층(220)과; 상기 코어층(220)을 감싸고 상기 하부 클래드층(210) 상부에 형성된 제 1 상부 클래드층(250)과; 상기 제 1 상부 클래드층(250) 상부에 형성된 실리콘 레진층(280)을 포함하여 구성된다.7 is a cross-sectional view of a temperature independent array waveguide diffraction grating in accordance with a second embodiment of the present invention, comprising: a substrate 200; A lower clad layer 210 formed on the substrate 200 and having a protruding region 211 formed thereon; A core layer 220 formed on the protruding region 211 of the lower clad layer 210; A first upper clad layer (250) surrounding the core layer (220) and formed on the lower clad layer (210); It includes a silicon resin layer 280 formed on the first upper clad layer 250.

여기서, 상기 도 7과 같은 단면이 형성되는 영역은 도 8에 도시된 바와 같이, 어레이 도파로에 형성된 실리콘 레진층(250) 영역이고, 나머지 영역은 본 발명의 제 1 실시예와 동일하다.As shown in FIG. 8, the region in which the cross section as shown in FIG. 7 is formed is the region of the silicon resin layer 250 formed in the array waveguide, and the remaining regions are the same as in the first embodiment of the present invention.

즉, 본 발명의 제 2 실시예는 제 1 실시예와 같은 구조로 형성되며, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 코어층(220)은 광이 입력되는 입력 도파로(321)와; 상기 입력 도파로(322)에 제 1 슬랩 도파로(322)를 통하여 연결된 어레이 도파로(323)와; 상기 어레이 도파로(323)에 제 2 슬랩 도파로(324)를 통하여 연결된 출력 도파로(325)로 구성되며, 상기 어레이 도파로(323)의 일부 영역의 상부에 있는 제 2 상부 클래드층(230)을 제거하여 형성된 홈에 실리콘 레진(280)을 채워서 형성하는 것이다. That is, the second embodiment of the present invention has the same structure as the first embodiment, and as shown in FIG. 8, the core layer 220 includes an input waveguide 321 through which light is input; An array waveguide 323 connected to the input waveguide 322 via a first slab waveguide 322; An output waveguide 325 connected to the array waveguide 323 through a second slab waveguide 324, and by removing the second upper clad layer 230 on a portion of the array waveguide 323. The groove is formed by filling the silicon resin 280.

전술된 본 발명의 제 2 실시예에서는, 온도 증가로 실리카의 굴절률 변화에 대하여, 역의 굴절률 변화를 가지는 실리콘 레진으로 보상해준다.In the second embodiment of the present invention described above, the silicone resin having the reverse refractive index change is compensated for the change in the refractive index of the silica due to the temperature increase.

즉, 코어층은 온도 증가에 대해 양의 굴절률 변화를 가지고 있는 반면에, 제 2 상부 클래드 및 실리콘 레진은 음의 굴절률 변화값을 가지고 있어 온도 변화에 대하여 보상을 할 수 있다.That is, the core layer has a positive refractive index change with respect to the temperature increase, while the second upper cladding and the silicone resin have a negative refractive index change value to compensate for the temperature change.

이와 같이, 본 발명은 코어 상부에 하부 클래드와 동일한 물질로 이루어진 상부 클래드를 증착하여, 종래에 코어와 폴리머가 접촉되어 발생되는 도파로 손실을 방지할 수 있고, 하부 클래드 식각 깊이와 제 1 상부 클래드층의 두께 조절을 통하여 다양한 물질로 제 2 상부 클래드층을 형성할 수 있는 장점이 있다.As such, the present invention deposits an upper clad made of the same material as the lower clad on the core, thereby preventing the waveguide loss caused by conventional contact between the core and the polymer, the lower clad etching depth and the first upper clad layer. The second upper cladding layer may be formed of various materials by controlling the thickness of the metal.

또한, 제 2 상부 클래드층을 특성상 오랜 시간이 지남에 따라 물질 특성이 변화되는 폴리머와 같은 물질로 형성하였을 경우, 상기 폴리머의 물질 특성 변화에도 제 1 상부 클래드층이 코어를 보호하여 우수한 신뢰성을 유지할 수 있는 장점이 있다.In addition, when the second upper clad layer is formed of a material such as a polymer whose material properties change over time due to its characteristics, the first upper clad layer protects the core and maintains excellent reliability even when the material properties of the polymer change. There are advantages to it.

본 발명은 코어 상부에 하부 클래드와 동일한 물질로 이루어진 상부 클래드를 증착하여 상기 상부 클래드로 코어를 보호함으로써, 종래에 코어와 폴리머가 접촉되어 발생되는 도파로 손실을 방지할 수 있는 효과가 발생한다.According to the present invention, an upper clad made of the same material as the lower clad is deposited on the core to protect the core with the upper clad, thereby preventing the waveguide loss caused by conventional contact between the core and the polymer.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.








Although the invention has been described in detail only with respect to specific examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.








Claims (8)

기판과; A substrate; 상기 기판 상부에 형성되고, 상부에 돌출된 영역이 형성되어 있는 하부 클래드층과; A lower clad layer formed on the substrate and having a protruding region formed thereon; 상기 하부 클래드층의 돌출된 영역 상부에 형성된 코어층과; A core layer formed on the protruding region of the lower clad layer; 상기 코어층을 감싸고 상기 하부 클래드층 상부에 형성된 제 1 상부 클래드층과; A first upper clad layer surrounding the core layer and formed on the lower clad layer; 상기 제 1 상부 클래드층 상부에 형성되는 제 2 상부 클래드층으로 구성된 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자.And a second upper cladding layer formed on the first upper cladding layer. 기판과; 상기 기판 상부에 형성되고, 상부에 돌출된 영역이 형성되어 있는 하부 클래드층과; 상기 하부 클래드층의 돌출된 영역 상부에 형성된 코어층과; 상기 코어층을 감싸고 상기 하부 클래드층 상부에 형성된 제 1 상부 클래드층과; 상기 제 1 상부 클래드층 상부에 형성되는 제 2 상부 클래드층으로 구성되고,A substrate; A lower clad layer formed on the substrate and having a protruding region formed thereon; A core layer formed on the protruding region of the lower clad layer; A first upper clad layer surrounding the core layer and formed on the lower clad layer; It consists of a second upper clad layer formed on the first upper clad layer, 상기 코어층은 광이 입력되는 입력 도파로와; 상기 입력 도파로에 제 1 슬랩 도파로를 통하여 연결된 어레이 도파로와; 상기 어레이 도파로에 제 2 슬랩 도파로를 통하여 연결된 출력 도파로로 구성되며, The core layer includes an input waveguide through which light is input; An array waveguide coupled to the input waveguide via a first slab waveguide; An output waveguide connected to the array waveguide through a second slab waveguide, 상기 어레이 도파로의 일부 영역의 상부에 있는 제 2 상부 클래드층을 제거 하여 형성된 홈에 실리콘 레진이 채워져 있는 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자.A temperature-independent array waveguide grating having a silicon resin filled in a groove formed by removing a second upper cladding layer on an upper portion of a portion of the array waveguide. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 코어층은 온도 증가에 대해 양의 굴절률 변화를 가지고 있는 물질로 형성하고, The core layer is formed of a material having a positive refractive index change with temperature increase, 상기 제 2 상부 클래드층은 온도 증가에 대해 음의 굴절률 변화값을 가지고 있는 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 제조 방법.And the second upper clad layer is formed of a material having a negative refractive index change value with respect to an increase in temperature. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 제 1 하부 클래드층과 제 1 상부 클래드층은 동일한 물질로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자.And the first lower clad layer and the first upper clad layer are formed of the same material. 기판 상부에 하부 클래드층, 코어층, 금속층과 포토레지스트층을 순차적으로 형성하는 단계와; Sequentially forming a lower clad layer, a core layer, a metal layer, and a photoresist layer on the substrate; 상기 포토레지스트층의 일부를 제외하고 식각하여 포토레지스트 패턴을 형성 하고, 상기 포토레지스트 패턴으로 마스킹하여 상기 금속층을 식각하여 금속 패턴을 형성하는 단계와;Etching a portion of the photoresist layer to form a photoresist pattern, and masking the photoresist pattern to etch the metal layer to form a metal pattern; 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고, 상기 금속 패턴으로 상기 코어층과 상기 하부 클래드층의 일부를 식각하고, 상기 금속 패턴을 제거하는 단계와;Removing the photoresist pattern, etching a portion of the core layer and the lower clad layer with the metal pattern, and removing the metal pattern; 상기 남아있는 코어층을 감싸고 하부 클래드층 상부에 제 1 상부 클래드층을 형성하는 단계와;Surrounding the remaining core layer and forming a first upper clad layer on the lower clad layer; 상기 제 1 상부 클래드층 상부에 제 2 상부 클래드층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 제조 방법.And forming a second upper cladding layer on the first upper cladding layer. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, wherein 상기 코어층은 온도 증가에 대해 양의 굴절률 변화를 가지고 있는 물질로 형성하고, The core layer is formed of a material having a positive refractive index change with temperature increase, 상기 제 2 상부 클래드층은 온도 증가에 대해 음의 굴절률 변화값을 가지고 있는 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 제조 방법.And the second upper clad layer is formed of a material having a negative refractive index change value with respect to an increase in temperature. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, wherein 상기 상기 하부 클래드층, 코어층과 제 1 상부 클래드층은 실리카로 형성하 고, The lower clad layer, the core layer and the first upper clad layer are formed of silica, 상기 제 2 상부 클래드층은 폴리머로 형성하는 것을 특징으로 하는 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 제조 방법.And the second upper clad layer is formed of a polymer. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 제 2 상부 클래드층의 일부를 제거하여 형성된 홈에 실리콘 레진을 채우는 공정이 더 구비된 것을 특징으로 하는 온도 무의존성 어레이 도파로 회절격자의 제조 방법.And a step of filling a silicon resin into a groove formed by removing a portion of the second upper clad layer.
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KR101338963B1 (en) * 2012-08-06 2013-12-09 주식회사 피피아이 Athermal arrayed waveguide grating

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